Nghiên cứu mới được công bố của Đại học Bang Michigan trình bày chi tiết cách cỏ switchgrass, một loại cây trồng nhiên liệu sinh học, có thể giảm thiểu tác động của biến đổi khí hậu khi được trồng trên vùng đất biên - đất nông nghiệp ít giá trị. Đối với nông dân, nó cũng có thể mang lại lợi nhuận kinh tế trong những không gian không hiệu quả này.

Nhóm được dẫn đầu bởi Bruno Basso, Giáo sư của Quỹ MSU tại các khoa Trái đất và Khoa học Môi trường, và Khoa học Thực vật, Đất và Vi sinh vật, cũng như Trạm Sinh học WK Kellogg. Seungdo Kim, một phó giáo sư nghiên cứu tại Đại học Kỹ thuật MSU, và Rafael Martinez-Feria, một nhà nghiên cứu sau tiến sĩ trong phòng thí nghiệm của Basso, cũng tham gia.Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Environmental Research Letters .

Năng lượng tái tạo là một chủ đề được thảo luận quan trọng trên toàn thế giới. Các nhà khoa học khí hậu cảnh báo về kết quả thảm khốc nếu nhiên liệu hóa thạch vẫn là nguồn năng lượng chính trong tương lai. Ngoài ra, các quốc gia như Mỹ đang tính đến tình huống khó xử về đạo đức và tài chính khi phụ thuộc vào dầu nước ngoài.

Nhiên liệu sinh học linocellulosic, được sản xuất từ ​​sinh khối thực vật, là một trong những nguồn năng lượng tái tạo duy nhất hiện nay có tiềm năng thay thế nhiên liệu cho các phương tiện giao thông. Nhưng vấn đề nhiên liệu hóa thạch không dễ dàng được giải quyết bằng cách trồng nhiều cây nhiên liệu sinh học hơn như cỏ switchgrass.

Basso cho biết: “Việc trồng đủ để sử dụng các loại cây nhiên liệu sinh học cho ngành giao thông vận tải ở quy mô lớn sẽ đòi hỏi những thay đổi lớn về sử dụng đất”. "Đây là một vấn đề với nhiều tầng lớp. Có những lo ngại về an ninh lương thực nếu đất trước đây được sử dụng cho cây lương thực được chuyển sang cây nhiên liệu sinh học. Cũng có những lo ngại về phát thải khí nhà kính nếu đất hiện không được sử dụng cho nông nghiệp, chẳng hạn như môi trường sống của động vật hoang dã, bị vượt qua hệ thống sản xuất cây trồng. "

Thách thức càng tăng lên khi người nông dân cân nhắc phải làm gì với đất kém hiệu quả. Với chi phí đầu vào tăng cao, việc trồng trọt ở những khu vực này thường không có lợi hoặc không có lợi. Nếu người trồng quyết định trồng, các vấn đề về môi trường rất nhiều, vì những cánh đồng này thường thiếu nitơ và có thể phải sử dụng nhiều phân bón.

Basso nói: “Để khiến nông dân thay đổi hành vi của họ, sự thay đổi đó phải có ý nghĩa đối với họ về mặt kinh tế. "Mục tiêu của chúng tôi là kiểm tra xem các vùng đất cận biên có thể vừa sinh lợi vừa có ý thức về môi trường hay không, một điều gì đó sẽ là một chiến thắng cho tất cả mọi người tham gia."

Đối với dự án này, Basso và nhóm của ông đã sử dụng một nhóm đa mô hình gồm các hệ thống mô phỏng cây trồng dựa vào dữ liệu đất đai, thời tiết và quản lý. Chúng bao gồm ba mô hình từ các nghiên cứu trước đây và chương trình Tiếp cận Hệ thống để Sử dụng Đất Bền vững (SALUS) của Basso, mô phỏng sản xuất cây trồng hàng ngày trong nhiều năm bằng cách sử dụng các chiến lược quản lý khác nhau.

Nhóm đa mô hình được thiết kế để hiểu rõ hơn và định lượng độ không đảm bảo đo đến từ đầu vào mô hình và các tham số duy nhất cho từng mô hình. Basso cho biết đây là nghiên cứu đầu tiên sử dụng một tổ hợp mô hình liên kết với trí tuệ nhân tạo cho cỏ switchgrass được sử dụng để sản xuất năng lượng sinh học.

Nhóm nghiên cứu của Basso đã phát hiện ra rằng lượng phân đạm thấp giúp tăng năng suất trong thời gian dài, vượt trội hơn lượng khí thải gây hiệu ứng nhà kính, một phát hiện trái ngược với các nghiên cứu khác. Các nhà nghiên cứu tin rằng lợi ích có thể lớn hơn nhiều trên những vùng đất bị hạn chế bởi sự thiếu hụt nitơ, đó là trường hợp ở một số khu vực của Michigan. Basso lưu ý rằng việc sử dụng chiến lược này không hiệu quả ở những khu vực có đất giàu cacbon hữu cơ hoặc những khu vực có lượng mưa thấp và mùa vụ phát triển ngắn.

Basso cho biết: “Điều này cho thấy một số vùng đất ven biên thiếu nitơ có giá trị tiềm năng để sản xuất cây trồng làm nhiên liệu sinh học. "Điều quan trọng là khi cố gắng giải quyết một vấn đề, chúng tôi không tạo ra một vấn đề khác, vì vậy mức độ phân bón nitơ bổ sung là rất quan trọng để duy trì kết quả khí hậu thuần tích cực nói chung."